Bolometer 10 GHz / Bolomètre 10 GHz - UBA

Voor de uitvoering heb ik hoofdzakelijk recuperatiemateriaal gebruikt
(fig. 2). In eerste instantie moet je de mechanische onderdelen opmeten
en de nodige gaten in de behuizing maken (fig. 3, fig. 4). Een stukje print
met een stripline van 50 Ω wordt op een groot stuk alu gemonteerd. Aan
de ene kant is de stripline op de connector aangesloten en aan het andere
uiteinde is een 50 Ω SMD dummy load naar massa gesoldeerd (fig. 5).
Fig. 5
1. N-connector
2. Centrale geleider gesoldeerd op de stripline
3. Printje met 50 Ω stripline (2,8 mm breed voor
epoxy-glasvezel van 1,5 mm dik grondvlak vol
massa)
4. 50 Ω SMD dummy load
a. Ene kant met weinig soldeer aan de stripline
solderen
b. Andere kant aan de massa solderen
5. Groot metalen koelblok dat op de kast van de behuizing gemonteerd is voor
extra koeling (de kast - in mijn geval het voorpaneel - moet reeds voorzien
zijn van alle gaten voordat je de N-connector en het blok monteert .
In fig. 6 en fig. 7 zie je hoe een en ander praktisch gerealiseerd werd. Om
de SMD te kunnen solderen heb ik een stukje print weggekrast tot de
onderste massa laag zichtbaar wordt. Het printje met de stripline wordt
met warmte geleidende pasta stevig op het koelblok gemonteerd.
In een volgende stap worden de temperatuuropnemende elementen gemonteerd.
Ik koos voor NTC-weerstanden gerecupereerd van PentiumIIImoederborden
waarmee de temperatuur van de CPU gemeten werd. In
principe kan je hier elk temperatuurgevoelig element gebruiken mits het
aan de volgende voorwaarden beantwoordt:
• de eigen massa moet zo klein mogelijk zijn, anders zal de meting te
lang duren
• het element moet kleine temperatuurschommelingen kunnen waarnemen.
Dit kan je testen door een ohmmeter aan te sluiten en met
je vinger naar de NTC te wijzen. De uitslag moet reeds veranderen
voor je de weerstand aanraakt, m.a.w. de NTC moet reageren op de
stralingswarmte van je vinger.
• de nominale weerstandswaarde mag niet te hoog zijn (ruis en stoorsignalen)
en niet te klein (te veel stroom door de meetbrug). Waarden
tussen 10 k en 100 k lijken mij haalbaar.
Om de veranderende omgevingstemperatuur te compenseren kan je het
best werken met een brug van Wheatstone waarin in één tak twee identieke
NTC-weerstanden zitten (zie fig. 8): één als meetelement gemonteerd op
de dummy load en één gemonteerd op het koelblok (voldoende ver van
het meetpunt) om als compensatie te dienen voor de omgevingstemperatuur.
In de andere tak nemen we twee weerstanden op die in waarde
Fig. 6 Fig. 7
CQ-QSO 7/8-2007
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Pour la réalisation, j’ai utilisé en ordre principal du matériel de récupération
(fig 2). Il faut commencer par percer les trous et les découpes
pour la fixation des divers éléments sur le boîtier (fig 3 et 4). Un petit
circuit imprimé avec une ligne à 50 ohms est monté sur un grand morceau
d’aluminium. Une extrémité du circuit imprimé va vers une résistance de
charge SMD de 50 ohms, elle-même soudée sur la masse (fig 5).
Fig. 5
1. Connecteur N
2. Conducteur central soudé sur le strip 50 ohms
3. Circuit imprimé 50 ohms - 2,8 mm de large sur
substrat époxy-fibre de verre double face de 1,5
mm d’épaisseur
4. Dummy load 50 ohms SMD
a. un côté soudé au stripline 50 ohms avec peu
de soudure
b. l’autre côté est soudé à la masse.
5. Bloc refroidisseur métallique qui est monté sur le boitier pour aider au
refroidissement. Le boitier, dans mon cas le panneau avant, doit avoir tous
les trous nécessaires percés avant que le connecteur N ne soit monté.
Les figures 6 et 7 montrent le montage pratique. Afin de pouvoir souder
le SMD, j’ai gratté un petit morceau de circuit imprimé jusqu’à arriver à
la couche de masse inférieure. Le circuit avec le stripline est collé avec
de la pâte thermo conductrice sur le bloc refroidisseur.
L’étape suivante est le montage des éléments de capture de température.
J’ai choisi des résistances NTC récupérées sur une carte mère d’un Pentium
III où elles servaient à mesurer la température du CPU. En principe,
on pourrait utiliser n’importe quel élément sensible à la température pour
autant qu’il réponde aux conditions suivantes:
• la masse propre de l’élément doit être aussi faible que possible, sinon
la mesure dure trop longtemps
• l’élément doit pouvoir réagir à de petites variations de température. Ce
point peut être vérifié en connectant un ohmmètre sur l’élément pour
voir la variation de résistance que l’on obtient en approchant un doigt.
La lecture doit varier avant même que le doigt ne touche l’élément car
c’est le rayonnement calorique du doigt qui fait varier la résistance.
• la résistance nominale ne peut pas être trop haute (bruit et signaux
parasites) ni trop faible (trop de courant dans le pont de mesure). Des
valeurs comprises entre 10k et 100k semblent adéquates.
Afin de compenser les variations de la température ambiante, il est souhaitable
de faire un montage en pont de Wheatstone avec l’un des côtés
composé de deux résistances NTC identiques (fig 8), l’une étant la NTC
de mesure et l’autre, montée sur le bloc refroidisseur (suffisamment loin
du point de mesure), servant de compensation thermique. L’autre côté
du pont est constitué de deux résistances dont la valeur est plus petite